生命起源于海洋，并且数亿年来一直如此。我们的深层祖先花费了数百万年才爬行、跳跃并艰难地爬上陆地。总的来说，这是一个相当不错的决定，因为那些生物找到了一个全新的世界来栖息。这些古老的先驱最终演变成了包括我们人类在内的哺乳动物——彻头彻尾的陆地之子。
因此，我们中的一些生物决定重返海洋，这有点令人惊讶。大约在 5000 万年前的始新世时期，少数几种哺乳动物决定重新潜入水中。这些完全水生的动物中最大的群体后来成为了鲸类，也就是我们今天所知的鲸鱼、海豚和鼠海豚。
一项发表在《科学进展》杂志上的新研究，回溯了 5000 万年前的基因时钟，从 DNA 层面探究了哪些变化使这些曾经生活在陆地上的四足动物重返海洋。来自德国和美国的
如何过水下生活
赋予鲸类水下生活能力的生理变化已经得到了相当充分的研究。随着它们通过半水生物种（如巴基陆行鲸）过渡，海豚和鲸鱼的祖先失去了一些嗅觉和味觉受体，以及体毛。它们在产生体温和血液中输送氧气方面变得更强，新陈代谢也发生了变化。它们的脚变成了鳍，它们的鼻孔长到了背部，它们的尾巴变成了强有力的引擎。
但重返海洋的“操作指南”仍然远未完成。鲸类经历的许多进化变化，特别是基因层面的变化，仍然知之甚少。
为了更深入地研究这个问题，研究小组整理了一个人类的蛋白质编码基因列表，人类作为哺乳动物，仍然与鲸类共享许多基因。然后，他们寻找已知会关闭基因的突变，这意味着这些基因无法再产生它们原本应该产生的东西。一旦找到这些突变，他们就将搜索范围缩小到在鲸类中关闭但在河马（它们在陆地上的近亲）中未关闭的基因。在鲸类中失活但在河马中未失活的基因，强烈表明这种基因丢失是鲸类完全水生的结果或原因。然后，他们查阅了先前发表的基因功能研究，以了解这些基因的作用。
总的来说，他们发现鲸类在大约 5000 万年前开始完全水生化时，丢失了 85 个基因，其中 62 个是前所未闻的。一些基因丢失只是移除了不再需要的东西，而另一些则通过改变关键的身体功能赋予了它们新的能力。作者说，大多数基因可能是通过一种称为“选择松弛”（relaxed selection）的过程丢失的，这个过程或许可以更好地称为“用则有，不用则失”。当一个基因没有优势时，随机突变更有可能破坏或改变它。
我们在海洋中失去的东西
一些发现有助于解释科学家们已经知道的使鲸鱼及其近亲与众不同的地方。当鲸鱼深潜时，它们的肺在压力下会部分塌陷，当它们浮出水面时，它们必须快速呼气和吸气，这个过程被称为“爆发性呼气”。研究人员发现的一个基因失活有助于它们的肺保持弹性，允许快速的变形，而这种变形会对我们的肺造成疤痕并使其失效。
他们发现另一个被关闭的基因负责唾液的产生。当周围到处都是水来滋润食物时，唾液的帮助不大，甚至可能导致脱水。该基因还与肾脏中的盐分重吸收有关，这是在咸水海洋中不再需要的功能。
其他基因的丢失有助于鲸类在潜水时收缩血管，并降低血液凝结的能力。还有另一个基因促进血液中更高水平的抗氧化剂，以帮助应对深潜的压力。
鲸类还丢失了三个关键基因，这些基因使我们的身体能够产生褪黑激素，一种调节昼夜节律的激素。由于鲸鱼和海豚必须定期浮出水面呼吸，它们无法享受每晚连续八小时的睡眠。它们通过一次只让一个大脑半球睡眠来适应，让另一个半球保持游泳和呼吸。昼夜节律在海洋中几乎没有意义。
研究人员还发现了一些暗示先前未发现的适应性基因。这包括鲸类免疫系统、肠道微生物群和新陈代谢的变化，这表明科学家们仍然没有完全理解使哺乳动物重返海洋的无数适应性。此外，还有一些基因的功能尚不清楚，这为进一步研究提供了更多途径。
这项工作正使科学家们更接近于全面理解生命历史中的一个奇特时刻。曾经漫步于陆地的动物重返原始的海洋，重新踏入了它们早已放弃的领域。为了做到这一点，它们放弃了许多曾经拥有的东西。但是，它们获得的也许更加伟大。
